Реферат: Элементы специальной теории относительности
Министерство образования РФСамарская государственнаяэкономическая академия
зачтено
Реферат (отработка семинара №4).
Элементы специальной теорииотносительности
Выполнил: студент СГЭАфакультета
систем управления группы М.О.-1
1 курса МанагаровР.И.
Проверил: Мирошников ЮрийФёдорович
Самара 2002
В своей работе «К электродинамике движущихся тел», опубликованной в1905г., Эйнштейн сформулировал более точную теорию механики быстродвижущихсятел — специальную теорию относительности.(1)
Специальная теория относительности (СТО) применима для тел, движущихся соскоростью, близкой к скорости света в вакууме (v~с).Основные следствия этой теории следующие.
Масса частицы зависит от скорости ее движения:<img src="/cache/referats/13160/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
m0 — масса покоя частицы.
Продольная длина тел сокращается, согласно формуле:<img src="/cache/referats/13160/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
l0 — cобственная длинатела при V = 0.
Движущиеся часы идут медленнее:<img src="/cache/referats/13160/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Δt0 — собственное время, измеренное понеподвижным относительно наблюдателя часам.
Кинетическая энергия релятивистской частицы:<img src="/cache/referats/13160/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
где <img src="/cache/referats/13160/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
<img src="/cache/referats/13160/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1030">
<img src="/cache/referats/13160/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1031">
Исходными для построения теории относительности являются два законаприроды, получившие подтверждение в самых различных явлениях движения. Этизаконы были сформулированы Эйнштейном в следующем виде:
1. <span Times New Roman"">
2. <span Times New Roman"">
Первый закон распространяет закон эквивалентности инерциальныхсистем(закон относительности классической механики Галилея — Ньютон) на широкийкласс физических явлений. Второй закон устанавливает постоянство скорости светанезависимо от скорости движения источника света.(1)
Второй закон кажется наиболее парадоксальным. В самом деле, при изучениидвижения тел со скоростями, малыми по сравнению со скоростью света, мыубеждаемся и теоретически, и экспериментально, что скорость тела относительнонеподвижной системы координат зависит от движения «платформы», с которойбросание тела производится. Так мяч, брошенный в направлении движения поезда,будет иметь по отношению к Земле большую скорость, нежели мяч, брошенный снеподвижного поезда. Для случая прямолинейного движения результирующая скоростьбудет равна алгебраической сумме слагаемых скоростей. При движении платформы итела в одну сторону результирующаяскорость будет равна арифметической сумме скоростей и будет подсчитываться поформуле:
<img src="/cache/referats/13160/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> рез. = <img src="/cache/referats/13160/image011.gif" v:shapes="_x0000_i1034">
где v рез. Естьрезультирующая скорость тела по отношению к Земле, <img src="/cache/referats/13160/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> — скорость платформы, <img src="/cache/referats/13160/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> — скорость тела поотношению к платформе.
Из этого уравнения следует, чторезультирующая скорость всегда меньше скорости света. Даже в предельном случае,когда <img src="/cache/referats/13160/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1037"> = с, <img src="/cache/referats/13160/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1038">
Существенные изменения претерпевают и другие понятия механики. Масса телав задачах специальной теории относительности зависит от скорости движения тела:
<img src="/cache/referats/13160/image001.gif" v:shapes="_x0000_i1032">
В этой формуле <img src="/cache/referats/13160/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1039"> — масса тела при v = 0 (масса «покоя»), m — масса тела, движущегосясо скоростью v, и массатела неограниченно возрастает, если его скорость приближается к скорости света.
Время в теории относительности не является универсальным; для движущегосянаблюдателя время течет медленнее, чем для неподвижного. Связь времен,показываемых покоящимися и движущимися часами, определяется формулой:
где <img src="/cache/referats/13160/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> — время, отсчитываемоенеподвижными часами, а t — время, показываемое часами, движущимися со скоростью v относительно неподвижной системы. Дляобычных задач механики величина очень мала по сравнению с единицей, и механика Ньютона дает весьматочные результаты.
При скоростях, близких к скорости света, уточнения, даваемые теориейотносительности, приобретают принципиальный характер и в настоящее время,например, конструирование ускорителей, определение времени жизни элементарныхчастиц и экспериментальное определение массы быстродвижущихся тел не могут бытьпроизведены без учета результатов, вытекающих из специальной теорииотносительности.(3)
Литература:
1.<Детская энциклопедия> том 3
2 А.И.Маркушевич, А.М.Кузнецова, И.В.Петрянов<Веществои энергия>.
3. Сополов Е.Ф. <КСЕ>.